Vulkan-着色器及编译SPIR-V

1.着色器模块介绍

       Vulkan着色器代码一定要用字节码格式,而不是人类可读的语法如GLSL和HLSL。这个字节码就是SPIR-V,设计用于Vulkan和OpenCL。这是一个可以用于编写图形和计算着色器的格式,但是我们主要关注的是Vulkan的图形管线。使用字节码格式的优点之一是GPU厂商写的编译器将着色器代码转化为原生代码会非常简单。过去的经验表明,人类易读的语法如GLSL,某些GPU厂商是能很便捷地解读这些标准的。但是如果你碰巧写了不一般的着色器,那可能会导致厂家的着色器因为你的语法错误而拒绝执行,甚至更糟,就是能执行,却因为编译器bug得到的是错误的结果。直接用字节码格式就能避免这些问题。

       Khronos已经发行了他们自己的厂商无关的编译器,能够将GLSL编译到SPIR-V格式。这个编译器就是用来验证你的着色器都是和标准兼容的,它会产生一个SPIR-V的二进制输出,可以和你的程序一同发行。该编译器包含在LunarG SDK中了,也就是glslangValidator.exe,所以不用额外下载任何内容。

       GLSL是C语法风格的着色器语言,用它写的程序有一个main方法来让每个对象调用。没有用参数作为输入,返回一个值作为输出这种做法,GLSL使用了全局变量来处理输入和输出。该语言包含了许多特性以便于图形编程,比如内建的向量和矩阵原型。叉乘,矩阵-向量相乘,向量反射之类操作用的函数都包括在内。

        向量类型叫做vec,后面跟着一个数字表示元素个数。比如一个3D位置应该存储为vec3。可以用类似.x的方式获取其单独的组件,但是也可能会创建一个新的变量,比如vec3(1.0, 2.0, 3.0).xy就会得到一个vec2。向量的构造器也可以接受向量对象的组合以及标量值,比如vec3可以用vec3(vec2(1.0, 2.0), 3.0)构造。
2.着色器例子

        写一个顶点着色器和片段着色器,以便将三角形显示到屏幕上。下面两部分会介绍每一部分的GLSL代码,之后我会介绍如何产生两份SPIR-V二进制文件并加载到程序中。

2.1 定点着色器

顶点着色器处理每个到来的顶点,用其属性如世界坐标,颜色,法线和材质坐标等作为输入。输出是最终在裁剪坐标的位置和需要传递给片段着色器的属性,比如颜色和材质坐标。这些值会被片段着色器根据光栅器插值,产生平滑的梯度。

裁剪坐标是来自顶点着色器的四维向量,随后被通过最后一个元素除以整个向量转变成一个归一化设备坐标。这些归一化设备坐标是齐次坐标,将帧缓冲映射到纵横都是[-1, 1]的坐标系,如下:
 

我们第一个三角形不用任何变换,我们就直接明确三个点的位置作为归一化设备坐标,来创建如下的三角形:

直接输出归一化设备坐标,做法就是将他们作为裁剪坐标从顶点着色器输出,最后一个部分置为1。这样变换裁剪坐标到归一化设备坐标时候的除法操作就什么都保持不变。

通常这些坐标会存储在顶点缓冲中,但是创建顶点缓冲并填充数据在Vulkan中并非微不足道。因此我们决定先将其推迟,直到我们满足地看到三角形绘制到了屏幕上。同时我们还要做一些不太正统的东西:直接将坐标包含在顶点着色器中。代码如下

#version 450vec2 positions[3] = vec2[](vec2(0.0, -0.5),vec2(0.5, 0.5),vec2(-0.5, 0.5)
);void main() {gl_Position = vec4(positions[gl_VertexIndex], 0.0, 1.0);
}

main方法是每个顶点都涉及的,内置的gl_VertexIndex变量包含了当前顶点的索引。这通常是顶点缓冲的索引,但是我们这儿它就是硬编码数组的顶点数据的索引。每个顶点的位置通过着色器的连续数组获取,且和虚拟z和w部分一起组成一个裁剪坐标的位置。内置变量gl_Position作为输出。
2.2 片段着色器

由来自顶点着色器的位置形成的三角形用片段来填充屏幕上的区域。片段着色器就在这些片段上执行来为帧缓冲产生一个颜色和深度。一个简单的为整个三角形输出红色的片段着色器。

#version 450
#extension GL_ARB_separate_shader_objects : enablelayout(location = 0) out vec4 outColor;void main() {outColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

main方法被每个片段调用,就和顶点着色器的main方法被每个顶点调用一样。GLSL的颜色是由4部分组成的向量,就是RGB和alpha通道,范围都是[0, 1]。不像是顶点着色器的gl_Position,没有内置变量为当前片段输出一个颜色。你必须为每个帧缓冲明确自己的输出变量,布局(location = 0)修改器明确了帧缓冲的索引。这里outColor写成红色,和索引为0的第一个帧缓冲连接起来。
3.编译着色器

在项目根目录创建一个shaders目录,存储我们的着色器代码。两份着色器分别是shader.vert和shader.frag,GLSL没有官方扩展名,但是这两个通常用于区分它们。

shader.vert如下所示:

#version 450
#extension GL_ARB_separate_shader_objects : enablelayout(location = 0) out vec3 fragColor;vec2 positions[3] = vec2[](vec2(0.0, -0.5),vec2(0.5, 0.5),vec2(-0.5, 0.5)
);vec3 colors[3] = vec3[](vec3(1.0, 0.0, 0.0),vec3(0.0, 1.0, 0.0),vec3(0.0, 0.0, 1.0)
);void main(){gl_Position = vec4(positions[gl_VertexIndex], 0.0, 1.0);fragColor = colors[gl_VertexIndex];
}

shader.frag如下:

#version 450
#extension GL_ARB_separate_shader_objects : enablelayout(location = 0) in vec3 fragColor;layout(location = 0) out vec4 outColor;void main() {outColor = vec4(fragColor, 1.0);
}

现在我们准备用glslangValidator将其编译成SPIR-V字节码:

glslc shader.vert -o vert.spv
glslc shader.frag -o frag.spv

这两条命令用-V标志调用了编译器,表明要求编译器将GLSL源文件编译成SPIR-V字节码。当你运行编译脚本的时候,就会发现两个SPIR-V二进制文件产生了,即vert.spv和frag.spv。这些名字直接来自shader类型,但是你可以进行重命名。Vulkan SDK包含了libshaderc,也就是将你的GLSL代码编译成SPIR-V的东西。
4.加载着色器

当前我们可以产生SPIR-V着色器了,是时候将其加载到我们的程序中了,然后在某个时刻将其插入到图形管线中。我们先要写一个简单的助手方法来从文件加载二进制数据:

readFile方法会从指定文件读取所有字节,返回std::vector管理的byte数组。我们用两个标记打开该文件:

ate:开始读的时候在文件末尾,就是说打开文件的时候定位到文件尾;

binary:以二进制文件读取文件(避免text转换)。

现在我们从createGraphicsPipeline调用该方法:

void createGraphicsPipeline() {
    auto vertShaderCode = readFile("shaders/vert.spv");
    auto fragShaderCode = readFile("shaders/frag.spv");
}

准备创建着色器模块,在开始将代码传递到管线之前,我们需要将其包装到VkShaderModule对象中,创建一个createShaderModule方法

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/90223.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

数学建模常用模型

作为数学建模的编程手还掌握一些各类模型常用算法,数学建模评价类模型、分类模型、预测类模型比较常用的方法总结如下: 接下来对这些比较典型的模型进行详细进行介绍说明。 一、评价模型 在数学建模中,评价模型是比较基础的模型之一&#x…

基于微信小程序快递取件上门预约服务系统设计与实现(开题报告+任务书+源码+lw+ppt +部署文档+讲解)

文章目录 前言运行环境说明用户的主要功能有:管理员的主要功能有:具体实现截图详细视频演示代码参考论文参考源码获取 前言 💗博主介绍:✌全网粉丝10W,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师、全栈领域优质创作者,…

蓝桥等考Python组别六级007

第一部分:选择题 1、Python L6 (15分) 运行下面的程序,输入5,结果是( )。 n = int(input()) if n > 10: print(A) else: if n > 5: print(B) else: print(C) ABC不输出任何内容正确答案:

基于Spring Boot的宠物咖啡馆平台的设计与实现

目录 前言 一、技术栈 二、系统功能介绍 用户信息管理 看护师信息管理 宠物寄养管理 健康状况管理 点单 宠物体验 三、核心代码 1、登录模块 2、文件上传模块 3、代码封装 前言 随着信息技术在管理上越来越深入而广泛的应用,管理信息系统的实施在技术上已…

vlc将本地文件推流成ts实时流

推流 打开vlc ,打开 媒体----打开网络串流 选择文件选项卡,打开本地文件 点击添加,选择本地的mp3文件 选择串流 点击下拉框,选择udp,点击右边的【添加】按钮 输入媒体流输出地址,点击【下一个】 选择正确的…

Springboot实现jwt的token验证(超简单)

超简单的jwt验证token&#xff0c;直接复制粘贴即可使用&#xff01; 一、添加依赖 <!-- jwt加密 --><dependency><groupId>com.auth0</groupId><artifactId>java-jwt</artifactId><version>3.14.0</version></dependency…

分式理想 对偶群 对偶空间

参考文献&#xff1a; Deitmar A. A first course in harmonic analysis[M]. 2005.Ideal quotient | encyclopedia article by TheFreeDictionaryFractional ideal | encyclopedia article by TheFreeDictionaryPontryagin duality | encyclopedia article by TheFreeDictiona…

UG NX二次开发(C++)-CAM-根据刀具对程序组进行重新分组

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 1、前言2、在UG NX中创建一个三维模型3、在UG NX/CAM中创建多个加工程序4、采用UG NX二次开发(NXOpen)实现按照刀具分组程序组4.2 创建UI Styler4.1 实现逻辑4.2 生成的代码如下:4.3 测试效果4.…

java实现倒水瓶排序

最近看到一个小游戏倒水瓶很火, 就想用java来实现一下 实现思路 先确定瓶子和颜色的数量, 比如5种颜色, 那么就需要51个瓶子, 然后前5个瓶子每个瓶子倒满一种颜色, 每种颜色各5块, 最后一个是空瓶然后就是随机打乱瓶中色块最后将最后一个瓶子中的色块匀到其他瓶中, 一个关卡就…

Day 281/300 微信小程序 监听接口返回的数据后 动态赋值并展示

&#xff08;一&#xff09;现状 1、一开始使用的缓存setTimeout&#xff0c;缺点是不知道什么时候回来&#xff1b;网络速度慢的时候&#xff0c;会有空白的情况&#xff0c;或者是需要连续发&#xff0c;不太好&#xff1b; 2、想实现监听接口返回的数据后 动态赋值并展示的…

java导出word(含图片、表格)

1.pom 引入 <!--word报告生成依赖--><dependency><groupId>org.apache.poi</groupId><artifactId>poi</artifactId><version>4.1.2</version></dependency><dependency><groupId>org.apache.poi</groupI…

如何将html转换成markdown

什么是Turndown “Turndown” 是一个用于将 HTML 转换为 Markdown 的 JavaScript 库。它通常用于将富文本内容从网页或其他 HTML 格式转换为纯文本 Markdown 格式&#xff0c;以便在不同平台上显示或存储。 如果在有node环境的情况下要使用 Turndown&#xff0c;首先需要将它…

了解vtk显示的原理

文章目录 目标:知识补充:1.什么是图元?2.最让我不解的是:官方讲的是:mapper讲polydata转换为可渲染的图元数据,然后actor是将polydata映射为可渲染的图元???既然mapper就已经将其解析为图元数据,为什么actor还要进一步解析呢?3.那polydata不是也获得了一些数据,这些数据是…

【Elasticsearch】聚合查询(四)

Elasticsearch&#xff08;简称为ES&#xff09;是一个基于Lucene的开源搜索和分析引擎&#xff0c;提供了丰富的聚合查询功能。聚合查询指的是在搜索结果上执行分组、汇总和统计等操作&#xff0c;以便从大量数据中提取有用的信息和洞察。 这篇文章主要介绍检索相关的操作&…

云部署家里的服务器

1.固定静态ip 查看ip地址&#xff0c;en开头的 ifconfig查看路由器ip&#xff0c;via开头的 ip route修改配置文件 cd /etc/netplan/ #来到这个文件夹 sudo cp 01-network-manager-all.yaml 01-network-manager-all.yaml.bak #先备…

Mac电脑强大的字体管理 RightFont for Mac

RightFont for Mac软件特色 速度有多快&#xff1f;RightFont可以在0.9秒以内加载30,000个字体&#xff01; 自动从Google字体/ Adobe Typekit集合&#xff08;通过Adobe Creative Cloud客户端&#xff09;同步字体。 轻松切换组视图以折叠/展开字体系列。 通过简单的拖放导入…

华为云云耀云服务器L实例评测使用 | 通过程序实现直播流自动分段录制

华为云云耀云服务器L实例评测使用 | 通过程序实现直播流自动分段录制 1. 准备工作2. 环境搭建3. 心得总结 1. 准备工作 随着云计算时代的进一步深入&#xff0c;越来越多的中小企业企业与开发者需要一款简单易用、高能高效的云计算基础设施产品来支撑自身业务运营和创新开发。基…

2023 MacBook Pro (Apple M2 Pro、macOS Ventura)配置Android开发环境

配置git和ssh 配置git简单&#xff0c;用brew下载就行。ssh配置其实也很简单&#xff0c;但是在macOS Ventura系统上遇到了加密方式的问题。 新mac的系统是macOS Ventura。 git 配置ssh网上有很多教程&#xff0c;但是&#xff0c;我正常生成密钥/共钥&#xff0c;把公钥配置…

python魔术方法详解

一、概述 一直搞不懂python类实例化后内部的函数是怎么自动执行的&#xff0c;原来是通过自定义的魔术方法&#xff08;magic method&#xff09;自动执行 二、魔术方法 2.1什么是魔术方法 在python声明的Class中&#xff0c;凡是以双"__"下划线命名的函数&#…

第2章 算法

2.1 开场白 2.2 数据结构与算法之间的关系 在“数据结构”课程中&#xff0c;就算谈到算法&#xff0c;也是为了帮助理解好数据结构&#xff0c;并不会详细谈及算法的方方面面。 2.3 两种算法的比较 2.4 算法的定义 算法是解决特定问题求解步骤的描述&#xff0c;在计算机…